浅析java中的集合类（容器）

泛型和类型安全的容器

在javaSE5之前，我们主要考虑的问题就是编译器允许你向容器插入不正确的类型。例如在一个apple对象的容器中，插入了orange。正常情况下，编译器会发出警告，因为没有使用泛型。我们可以使用javaSE5中的注解特性来取消警告。

class Apple{    private static long counter;    private final long id = counter++;    public long id(){        return id;    }}class Orange{}public class ApplesAndOrange{    @SuppressWarnings("unchecked")    main(String[] args){        ArrayList apples = new ArrayList();        for(int i=0;i<3;i++){            apples.add(new Apple());            apples.add(new Orange());        }        for(int i=0;i<apples.size();i++){            ((Apple)apples.get(i).id();        }    }}

apple和orange类是有区别的。它们除了都是Object之外没有任何共性（如果一个类没有声明继承自哪个类，那么他们自动继承Object）。因为ArrayList保存的是Object，因此你不仅可以通过add()将Apple放进去，还可以把Orange()放进去，而且无论在编译还是运行过程中，都是正确的。但当你要从ArrayList中使用Apple时，其实得到的是Object引用，必须将其转化为Apple，这时我们就需要用(Apple)来强转。当你想要将Orange转为Apple时，就会出现异常情况了。

class Apple{    private static long counter;    private final long id = counter++;    public long id(){        return id;    }}class Orange{}public class ApplesAndOrange{    @SuppressWarnings("unchecked")    main(String[] args){        ArrayList<Apple> apples = new ArrayList<Apple>();        for(int i=0;i<3;i++){            apples.add(new Apple());            //apples.add(new Orange());        }        for(int i=0;i<apples.size();i++){            System.out.println(apples.get(i).id());        }        for(Apple c : apples){            System.out.println(apples.get(i).id());        }    }}

如果这样在将Orange放入ArrayList中，就会出现编译错误，而不是运行错误了。并且我们也不需要进行强转了，因为List知道其是什么类型，在调用get()时会替你执行转换操作。并且不需要索引，可以直接使用foreach语法来选择List中的每个元素。当我们确定了泛型后，我们不仅仅可以放入该确切的对象，还能将其子类添加其中。程序输出的是Object的toString方法，该方法打印类名，后面跟随散列码的无符号十六进制表示（该散列码是通过hashCode()方法产生的）。

基本概念

Java容器类类库的用途是“保存对象”，并将其划分为两个不同的概念。1.Collection。一个独立元素的序列，这些元素都服从一条或多条规则。List必须按照插入的顺序保存元素，而Set不能有重复的元素。Queue按照排队规则来确定对象产生的顺序。2.Map。一组成对的“键值对”对象，允许你使用键来查找值。ArrayList允许你使用数字来查找值，因此在某种意义上讲，它将数字与对象关联在一起。映射表允许我们使用另一个对象来查找某个对象，它也被称为“关联数组”，因为它将某些对象与另外一个对象关联在一起了；或者被称为“字典”。

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通常在编写大部分代码都是在与接口打交道，并且你唯一需要指定所使用的精确类型的地方就是在创建的时候。

List<Apple> apples = new ArrayList<Apple>();//ArrayList已经被向上转型为List了。使用接口的目的在与如果你决定去修改你的实现，你所需的只是在创建处修改它。List<Apple> apples = new LinkedList<Apple>();//因此，你应该创建一个具体类的对象，将其转型为对应的接口，然后在其余的代码中都使用该接口。

但是这种方法并非总能有用，因为某些类具有额外的功能，例如：LinkedList具有List接口中未包含的额外方法，而TreeMap也具有在Map中未包含的方法。如果你需要这些方法，就不能使用向上转型。

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Coolection接口概括了序列的概念——一种存放一组对象的方式。

public static void main(String[] args) {        Collection<Integer> c = new ArrayList<Integer>();        for(int i = 0; i < 10;i++){            c.add(i);        }        for (Integer i : c) {            System.out.print(i + ", ");        }    }

因为这个示例只使用了Collection方法，因此任何继承自Collection的类的对象都可以正常工作。

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添加一组元素

在java.util包中的Arrays和Collections类中都有很多实用方法，可以在一个Collection中添加一组元素。Arrays.asList()方法接受一个数组或是一个用逗号分隔的元素列表，并将其转为一个List对象。Collections.addAll()方法接受个一Collection对象，以及一个数组或者是一个用逗号分隔的列表，并将元素添加到Collection中。

public static void main(String[] args) {        //Collection对象 接受了一个1，2，3，4，5的数组        Collection<Integer> collection = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1,2,3,4,5));        System.out.println("collection init:" + collection);        Integer[] moreInts = {6,7,8,9,10};        //Collection 加入了整个moreInts数组        collection.addAll(Arrays.asList(moreInts));        System.out.println("collection addAllIntArr:" + collection);        //使用Collections 给Collection增加11-15        Collections.addAll(collection,11,12,13,14,15);        System.out.println("use Collections add int:" + collection);        Collections.addAll(collection,moreInts);        System.out.println("use Collections add moreInts:" + collection);        List<Integer> list = Arrays.asList(16,17,18,19,20);        System.out.println("list:" + list);        list.set(1, 99);        System.out.println("list change:" + list);    }//out putcollection init:[1, 2, 3, 4, 5]collection addAllIntArr:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]use Collections add int:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]use Collections add moreInts:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 6, 7, 8, 9, 10]list:[16, 17, 18, 19, 20]list change:[16, 99, 18, 19, 20]

Collection的构造器可以接受可以接受另一个Collection,用它来将自身初始化，因此你可以使用Arrays.List来为这个构造器产生输入。Collection.addAll()成员方法只能接受另一个Collection对象作为参数，因此它不如Arrays.asList()或Collections.addAll()灵活，这两个方法使用的都是可变参数列表。我们也可以直接使用Arrays.adList()的输出作为List。但是在这种情况下，其底层表示的是数组，因此不能调整尺寸。如果叫你试图用add或者delete方法，可能在运行时会活的Unsupported Operation。Arrays.asList()方法的限制是它对所产生的List的类型做出来最理想的假设，而并没有注意它是什么类型。

class Sonw{}class Power extends Sonw{}class Light extends Power{}class Heavy extends Power{}class Crusty extends Sonw{}class Slush extends Sonw{}public class TerminationCondition{    public static void main(String[] args) {        List<Sonw> snow1 = Arrays.asList(new Crusty(),new Slush(), new Power());        List<Sonw> snow2 = Arrays.asList(new Light(),new Heavy());        List<Sonw> snow3 = new ArrayList<Sonw>();        Collections.addAll(snow3, new Light(), new Heavy());        List<Sonw> snow4 = Arrays.<Sonw>asList(new Light(),new Heavy());    }}

当试图创建snow2时，Arrays.asList中只有Power类型，因此它会创建Power类型。正如创建Snow4时，可以在asList之前插入一条“线索”，来告诉编译器Arrays.asList()产生的List类型。Map更加复杂，并且出来用另一个Map之外，Java的标准类库中没有提供任何自动化初始它们的方式。

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容器的打印

你必须使用Arrays.toString()来产生数组的可打印表示，但是容器无需任何帮助。

static Collection fill(Collection<String> collection){        collection.add("rat");        collection.add("cat");        collection.add("dog");        collection.add("dog");        return collection;    }    static Map fill(Map<String,String> map){        map.put("rat", "Fuzzy");        map.put("cat", "Rags");        map.put("dog", "Bosco");        map.put("dog", "Spot");        return map;    }    public static void main(String[] args) {        System.out.println(fill(new ArrayList<String>()));        System.out.println(fill(new LinkedList<String>()));        System.out.println(fill(new HashSet<String>()));        System.out.println(fill(new TreeSet<String>()));        System.out.println(fill(new LinkedHashSet<String>()));        System.out.println(fill(new HashMap<String,String>()));        System.out.println(fill(new TreeMap<String,String>()));        System.out.println(fill(new LinkedHashMap<String,String>()));    }    //output[rat, cat, dog, dog][rat, cat, dog, dog][rat, cat, dog][cat, dog, rat][rat, cat, dog]{rat=Fuzzy, cat=Rags, dog=Spot}{cat=Rags, dog=Spot, rat=Fuzzy}{rat=Fuzzy, cat=Rags, dog=Spot}

这里展示了java类库中的两种主要类型，它们区别在于容器中，每个“槽”保存的元素个数。Collection在每个槽中只能保存一个元素。此类容器包括：List，它以特定的顺序保存一组元素；Set，元素不能重复；Queue,只运行在容器的一端插入对象，并从另一端移除对象。Map在每个槽保存两个对象，即键和值。

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各个容器的实现类的区别

ArrayList和LinkedList都属于List类型，它们都是按照被插入的顺序保存元素。不同之处是在执行某些类型操作时性能不一样，而且LinkedList的操作多于ArrayList。下篇将会提及到。HashSet,TreeSet和LinkedHashSet都属于Set类型，都继承了Set不能有相同元素的特性，但是输出也显示了它们存储元素的方式不同。HashSet使用的是非常复杂的方式来存储元素，目前我们只需要记住这种方式是最快获取元素的方式，因此，存储的顺序看起来并无实际的意义。如果对顺序很关系，那么可以使用TreeSet，他按照比较结果的升序保存对象；或者使用LinkedHashSet，它按照被添加的顺序保存对象。Map的3中对象排列顺序和Set一样，Hash查找最快，Tree是升序，Linked是插入顺序。Map中，key是唯一的，如果使用相同的key来保存数据，那么之前该key对应的值将被替换。

下节会仔细写到每个容器的特性和迭代器。